Changements climatiques: les bases physiques du problème

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Edgar Primeau
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1 Changements climatiques: les bases physiques du problème Hervé Le Treut, Laboratoire de Météorologie Dynamique et Institut Pierre Simon Laplace

4 100 millions d années = millénaires G. Jacques, communication personnelle

5 L évolution au cours du quaternaire s explique par des mécanismes lents Milankovitch Obliquité: ~ ans Excentricité: ~ ans Précession des équinoxes: ~ ans Illustrations de S. Joussaume (éditions du CNRS,1993)

7 Le déséquilibre d un système complexe: l exemple du cycle du carbone GIEC, CDIAC

11 Sources de méthane en millions de tonnes par an naturelles anthropiques marais, rizières termites océan hydrates énergie décharges ruminants biomasse

14 Pollution: apport de CH4 OH Pollution: Apports de O3

16 Tropospheric ozone from satellites GOME: Global ozone monitoring experiment (on ERS-2) A. Richter and J. Burrows, Uni Bremen Envisat: launched February 2002

18 Emissions de gaz à effet de serre par km parcouru et par passager suivant le mode de transport Avion (court courrier) Voiture (ville) Mode de transport Avion (long courrier) Voiture (route) Bus Train RU Train SNCF Emissions, gc par passager.km Jancovici,, 2002

19 Emissions de gaz à effet Emissions de serre de GES par par kg kg d aliment d d'aliment produit Fromage pâte cuite Fromage pâte crue Jancovici,, 2002 Veau Mouton Boeuf Beurre Cochon Poulet fermier Oeufs Farine Lait de vache kg C

20 Emissions de gaz à effet de serre par secteur en 1999 dans l EU et leur variation au cours de la période p Agence Européenne pour l Environnementl

21 Un équilibre énergétique fragile

22 Principaux constituants atmosphériques contribuant à l effet de serre Water vapor 55% Halocarbons 12% Ozone 13% Other greenhouse gases 30% Clouds 15% CO 2 53% CH 4 17% N 2 O 5% Naturel (155 W/m 2 ) Additionnel (2.8 W/m 2 )

23 Pouvoir d échauffement global GES Temps de vie (années) PEG (20 ans) PEG (50 ans) PEG (100 ans) CO CH N 2 O CFC CFC HCFC HFC-134a CF SF

24 Décroissance d une d émission instantanée e de gaz à effet de serre Fraction restante Demi-vie e-fold Année e après s la perturbation Hauglustaine D., LSCE

25 Evolution du forçage radiatif après s une émission instantanée e de gaz à effet de serre Forçage radiatif par tonne émise Année e après s la perturbation Hauglustaine D., LSCE

27 Le nombre de gouttes d eau des nuages dépend du nombre de noyaux de condensation et affecte leur réflexion Surface couverte par les nuages Masse d eau Σ varie en N (1/3)

28 IPCC, WGI, 2007

29 Des effets déjà sensibles? Mann, IPCC, 2001

31 L. Fairhead

32 Les grands précurseurs: - Bjerkness (début du 20ème siècle) -Richardson (1922) -Rossby(1954) -Von Neuman, Charney (1952) Lewis Fry Richardson Ordinateur météorologique humain

37 Earth simulator

39 L atmosphère et l océan: deux fluides stratifiés

41 IPSLCM4 IPSL Earth System Model (CM4) Continents Atmosphere Oceans Orchidée LMDZT Physics Continental surface sols et végétation LMDZ Atmospheric Circulatioèn ORCALIM Circulation Océanique Glace de mer STOMATE é Biochemistry PISCES Biogéochimie et biologie marine Carbon Cycle Chemistry Carbon CH4, COV, Aérosols INCA CO2 Chemistry Gases & Carbon DMS Nutriments Aérosols Aérosols Sels marins

42 Observed and Simulated Cloud Radiative Forcing: LW

43 Reynolds IPSL CM4.1 Observed and Simulated Seasona Cycle of the Sea- Surface Temperatures at the Equator (2 N-2 S)

46 Les scénarios du GIEC: un outil de réflexion sur le futur

48 Surface air temperature IPSL-CM4 coupled model A2 Without sulf. aerosol A2 A1B B1 Comit. Control

49 Conclusions from last IPCC report Persistent spread in model behaviour:

50 Unmodified for the last 20 years

54 Températures minimales journalières estivales Changement simulé Tendances observées

56 Precipitation changes in a warmer world from the two French models CNRM IPSL A2

57 Sea-level rise throughout the 20th century Altimetry from space Mesurements from space Conventional data 1.8 mm/year Observed rise: 3.3 mm/year since Not uniform Yellow/red Blue

58 Perte de masse de glace (gigatonnes/an) au Groenland depuis 1992 Contribution au niveau de la mer ( ) : ~ 0.3 mm/an Mesures par techniques spatiales

59 Changements du niveau de la mer: un risque au delà de 2100

61 Augmentation du puits atmosphérique de dioxyde de carbone. Modéré par l effet climatique Sans modération par le climat Différence = interaction végétation/climat

Climate projections on regional and local

63 Climate projections on regional and local scales Global Performance of current AOGCMs (like those from CMIP3) deteriorate when looking at finer temporal and spatial scales which are needed for many impact assessment studies. Continental Regional Local Giorgi 2007

65 Approches régionales: résultats de PRUDENCE (Prudence est un projet financé par la Commission Européenne)

68 IPCC, WG2

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